Les rayons gamma sont produits dans des accélérateurs de particules cosmiques extrêmes comme les explosions de supernovæ et sont un révélateur unique des processus de haute énergie à l'oeuvre dans notre Galaxie. Ce sondage révèle huit nouvelles sources de rayons gamma dans le disque de notre Galaxie, et double le nombre total de sources connues dans ce domaine jusqu'à ce jour.
Les résultats ont été obtenus à l'aide du détecteur H.E.S.S. en Namibie, dans le sud ouest de l'Afrique. Ce système de quatre télescopes de 13 mètres de diamètre est le plus sensible des détecteurs de rayons gamma de très haute énergie (rayonnement un milliard de fois plus énergique que les rayons X) au monde. Ces rayons sont très rares — même pour des sources relativement intenses, seul un gamma par mois et par mètre carré parvient jusqu'à la Terre. Comme ils sont absorbés par l'atmosphère, leur détection directe requiert des instruments spatiaux ; ceux-ci sont cependant trop petits pour saisir un nombre suffisant de ces photons si rares. Les astrophysiciens de H.E.S.S. ont recours à une astuce: ils utilisent l'atmosphère comme détecteur. Quand les rayons gammas sont absorbés par l'atmosphère, ils émettent de courts éclairs de quelques milliardièmes de seconde de lumière bleue, la lumière Tchérenkov. Cette lumière est collectée par les grands miroirs des télescopes et les caméras ultra-sensibles de H.E.S.S., permettant de créer des images des objets astronomiques tels qu'ils apparaissent en gamma.
Les télescopes H.E.S.S. sont l'aboutissement d'un travail collaboration de plusieurs années de plus de 100 chercheurs et ingénieurs d'Allemagne, France, Royaume-Uni, Irlande, République Tchèque, Arménie, Afrique du Sud et Namibie. L'instrument a été inauguré en Septembre 2004 par le Premier Ministre namibien, et ses premières données ont conduit à un grand nombre de découvertes, dont la première image de l'onde de choc d'une supernova aux énergies les plus hautes.
Il est particulièrement étonnant de constater que la plupart des sources mises en évidence par H.E.S.S. n'ont pas de contreparties évidentes dans des domaines de longueur d'onde plus classiques comme l'optique ou les rayons X. La découverte de rayons gamma issus de telles sources suggère qu'elles pourraient être des accélérateurs cachés; comme le reconnaît Stefan Funk de l'Institut Max-Planck de Heidelberg : "Ces objets semblent ne rayonner que dans le domaine le plus énergique". Ces sources émettent préférentiellement des rayons gamma dans la partie la plus énergetique de leur spectre, comparé aux sources connues jusqu'ici dans les autres régions du ciel, dont les spectres décroissent plus rapidement avec l'énergie.
Une autre découverte importante tient à la taille angulaire des nouvelles sources (jusqu' à une dizaine de minutes d'arc); l'instrument H.E.S.S. offre pour la première fois la résolution et la sensibilité pour voir de telles structures. Comme la plupart de ces objets se trouve à une fraction de degré du plan Galactique, ils sont très probablement éloignés de plusieurs milliers d'années lumière de la Terre, ce qui implique que ces accélérateurs cosmiques ont des tailles de l'ordre de quelques dizaines d'années-lumière.
Notes pour les Editeurs
La
collaboration H.E.S.S.
L'équipe de la collaboration
H.E.S.S. ("High Energy Stereoscopic System") est constituée
de chercheurs et ingénieurs des laboratoires de France,
d'Allemagne, du Royaume-Uni, de Namibie, et de l'Afrique du Sud,
ainsi que d'Irlande, de la République Tchèque, et de
l'Arménie.
Le détecteur H.E.S.S.
- Site web du projet H.E.S.S.
- Chronologie du projet H.E.S.S.
- Les télescopes H.E.S.S.
- Des photos du détecteur
- Brochure sur H.E.S.S. (en anglais) : pdf Résolution d'écran 1.6MB, ppt Grande résolution 15 MB
Dans
le but d'étudier le rayonnement gamma de très haute
énergie issu des accélérateurs de particules
cosmiques, la collaboration H.E.S.S. a construit, au cours de ces
dernières années, un système de quatre
télescopes, installés dans la région de Khomas
Highland en Namibie. Ces télescopes, appelés
télescopes Tchèrenkov, enregistrent l'image de la
lumière produite lors de l'interaction des rayons gamma
cosmiques avec l'atmosphère terrestre. L'utilisation de
cette technique permet d'ouvrir un nouveau domaine d'observation en
astronomie pour les photons d'énergie supérieure
à 100 GeV. Chaque télescope de H.E.S.S.
possède une surface de miroirs de 107
m2 et est équipé, au plan
focal, d'une matrice de 960 détecteurs photosensibles
ultrarapides. La construction du réseau de télescopes
a commencé début 2001 pour se terminer fin 2003, avec
la mise en route du quatrième télescope. Les
observations ont commencé pendant la période de
construction avec le premier télescope, puis avec deux et
trois télescopes en mode stéréoscopique. Bien
que les performances optimales soient réalisées avec
l'ensemble des quatre télescopes, les résultats
obtenus avec le premier télescope étaient
déjà bien meilleurs que ceux obtenus
précédemment par d'autres observatoires de
l'hémisphère sud.
Contacts
Dr. Arache
Djannati-Ataï
Astrophysique et Cosmologie (APC), Collège de France
11 place Marcelin Berthelot,
75231 Paris Cedex 05,
France
Tél: +33-1-44.27.14.78
Fax: +33-1-43.54.69.89
Stefan Funk
Max-Planck Institut fuer Kernphysik
Saupfercheckweg 1
69117 Heidelberg
Germany
Tel +49 6221 516274
Figures associées
 (Haute résolution) |
 (Haute résolution) Carte de la partie centrale du plan galactique (les 60 degrées internes) observée en rayons gamma de très haute énergie. La carte est divisée en trois parties : en haut à droite pour faciliter sa lecture et elle est donnée dans son intégralité dans l'encart du bas. L'axe des x de cette carte représente les longitudes galactiques avec le centre galactique en x=0. L'axe des y représente les latitudes galactiques avec le disque du plan galactique en y=0. La concentration des nouvelles sources est clairement visible le long du plan galactique (c.a.d. en y=0). Dans l'encart en haut à gauche, cette carte est représentée cette fois-ci en 3 dimensions et elle illustre à nouveau la concentration des nouvelles sources le long du plan galactique. |
(Moyen
résolution)
(Haute
résolution)
| Zoom sur les
nouvelles
sources découvertes lors du sondage du plan galactique. Les
cercles blancs représentent les restes de supernova proches,
qui sont des sources produisant des rayons gamma de très
haute énergie (le rayon de ces cercles représente la
taille des restes de supernova). Sont également
indiquées les étoiles à neutrons proches, qui
sont un autre type de sources produisant des rayons gamma de
très haute énergie. |
| Partie centrale du plan galactique observée à différentes longueurs d'onde entre les longitudes galactiques +35 et -35 et entre les latitudes galactiques +4 et -4. L'encart du haut contient l'image de la Voie Lactée détectée en infrarouge par le satellite IRAS. Le plan galactique est facilement identifiable par une large bande parcourant l'image de gauche à droite. L'émission infrarouge est principalement produite par la poussière interstellaire chauffée par absorption de la lumière des étoiles. Dans l'encart central est représentée l'image optique de la partie centrale de notre galaxie, telle qu'elle serait vue à l'oeil nu pendant des nuits claires. Une large fraction de la partie centrale de la Voie Lactée est occultée par la poussière interstellaire froide. Cette image optique est produite par les étoiles proches du système solaire (à l'échelle de la Voie Lactée). L'encart du bas contient la nouvelle image de la Voie Lactée en rayons gamma de très haute énergie prise avec H.E.S.S. Des sources isolées apparaissent clairement. Contrairement à l'image optique, il apparait également clairement que la plupart des nouvelles sources de rayons gamma de très haute énergie sont concentrées le long du plan galactique ce qui implique des distances supérieures à la dizaine de milliers d'année lumière. Au-delà des huit nouvelles sources de nature inconnue, on trouve deux restes de supernova, dont la grande région brillante qui est le reste de supernova RX J1713.7-3946, et également le Centre Galactique, qui tous ont été récemment détectés par la collaboration H.E.S.S. |